KR101010909B1 - The apparatus and method of supervisory control and data acquisition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기존의 원방·원격 감시 제어에 적용되는 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an interference elimination type remote and remote monitoring control apparatus and method using a continuous orthogonal codeset applied to existing remote and remote monitoring control.
종래의 원방·원격 감시 제어 시스템의 경우 센서와 단말간의 통신 시 지연시간으로 인한 간섭으로 성능의 열화가 발생한다. In the case of the conventional remote / remote monitoring control system, performance deterioration occurs due to interference caused by delay time in the communication between the sensor and the terminal.
이러한 다중 접속에 의한 간섭을 제거하기 위하여, 시간분할/주파수분할/코드분할 방식의 접속 방식들이 사용되고 있다.In order to remove such interference by multiple access, time division / frequency division / code division schemes are used.
시간분할(TDM)과 주파수분할(FDM) 다중접속의 경우, 한정된 자원에서의 효율이 떨어지기 때문에 코드분할(CDM) 기법을 이용하여 자원을 효율적으로 사용하면서 확산코드의 직교성을 이용하여 간섭을 제거하는 기법이 많이 사용되고 있다.In the case of time division (TDM) and frequency division (FDM) multiple access, the efficiency of limited resources is inferior. Therefore, interference is removed using orthogonality of spreading codes while efficiently using resources using code division (CDM) technique. Many techniques are used.
원방·원격 감시 제어 시스템에 코드분할다중접속 기법을 적용하면, 각각의 센서에 직교성을 갖는 서로 다른 코드를 할당하게 되고 단말에서는 상관처리 과정을 거쳐 각각 센서의 신호를 분리해내게 된다. When the code division multiple access scheme is applied to the remote / remote monitoring control system, different codes having orthogonality are assigned to each sensor, and the terminal separates the signal of each sensor through a correlation process.
종래의 확산코드들은 직교성이 확보된다면 서로 다른 코드를 분리해내는데 문제가 없지만, 무선 채널의 페이딩과 지연시간으로 인한 간섭으로 코드의 직교성이 붕괴되어 성능의 열화가 발생한다.
Conventional spreading codes have no problem in separating different codes if the orthogonality is secured, but the orthogonality of the code is degraded due to interference due to fading and delay of the radio channel, resulting in performance degradation.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 확산코드형 센서노드부와 원격제어단말기가 구성됨으로서, 일정구간동안 연속 직교하는 특성을 갖는 확산코드를 이용함으로써 무선 채널 페이딩 및 지연시간으로 인한 간섭의 영향을 줄임으로써, 복수개의 센서노드와 제어단말기간의 데이터 통신의 성능을 향상시킬 수 있는 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, in the present invention, a spreading code type sensor node unit and a remote control terminal are configured, so that the effects of interference due to radio channel fading and delay time can be avoided by using spreading codes having a characteristic of orthogonal orthogonality for a predetermined period. It is an object of the present invention to provide an interference canceling remote / remote monitoring control device and method using a continuous orthogonal codeset that can improve the performance of a plurality of sensor nodes and data communication in a control terminal period.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치는In order to achieve the above object, an interference cancellation type remote and remote monitoring control apparatus using a continuous orthogonal code set according to the present invention
동작상태를 감시하거나 또는 동작상태를 측정하는 기기 일측에 설치되어 동작상태를 감시하고 측정한 데이터에 일정구간 연속적으로 직교하는 확산코드를 생성시키고, 확산코드를 통해 대역확산시켜 근거리에 위치한 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시키는 원격센서노드부와,It is installed on one side of the equipment to monitor the operation status or measure the operation status, and it monitors the operation status and generates the spreading code which is orthogonal to the measured data continuously for a certain period. Remote sensor node unit for sending to the monitoring control terminal,
원격센서노드부와 근거리에 위치되어, 원격센서노드부로부터 정보데이터를 수신받고, 명령데이터를 송신시키며, 원격센서노드부로부터 수신된 확산코드의 상관특성을 도출해서 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 기반으로 복수개의 원격센서노드부들간의 양방향 데이터 신호간섭을 제거하는 원방·원격 감시 제어단말기로 구성됨으로서 달성된다.
Located near the remote sensor node and receiving information data from the remote sensor node, sending command data, and determining the maximum likelihood of selecting the maximum value by deriving the correlation characteristics of the spreading code received from the remote sensor node. It is achieved by consisting of remote and remote monitoring control terminal that eliminates bidirectional data signal interference between a plurality of remote sensor node units based on the (Maximum Likelihood Decision) method.
또한, 본 발명에 따른 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 방법은In addition, the interference elimination type remote and remote monitoring control method using a continuous orthogonal code set according to the present invention
원격센서노드부의 데이터 생성부에서 동작상태를 감시하고 측정한 정보데이터를 디지털신호로 생성시키는 단계(S10)와,Monitoring the operation state in the data generating unit of the remote sensor node unit and generating measured data as a digital signal (S10);
송신신호 변조부에서 데이터 생성부에서 생성된 정보데이터를 m-PSK를 이용하여 심볼 단위로 변조시키는 단계(S20)와,Modulating the information data generated by the data generator by the transmission signal modulator by symbol unit using m-PSK (S20);
확산코드 생성부에서 일정구간동안 연속적으로 직교하는 코드셋을 이용하여 확산코드를 생성시키는 단계(S30)와,Generating a spreading code by using a spreading code set continuously orthogonal for a predetermined period in the spreading code generation unit (S30);
대역확산부에서 확산코드를 통해 송신신호 변조부에서 변조된 정보데이터를 대역확산시키는 단계(S40)와,Spreading the information data modulated by the transmission signal modulator through a spreading code by the spreader (S40);
대역확산부에서 대역확산된 신호를 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시키는 단계(S50)와,Transmitting the signal spread by the spreader to the remote / remote monitoring control terminal (S50);
원방·원격 감시 제어단말기의 대역필터 수신부에서 다수의 원격센서노드부로부터 수신받는 단계(S60)와,Receiving from a plurality of remote sensor node units at a band filter receiver of a remote / remote monitoring control terminal (S60),
연판정기법 기반형 상관처리부에서 수신되어 들어오는 확산코드의 상관특성을 도출하고 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 통해 신호처리과정을 수행하는 단계(S70)와,Performing a signal processing process through a maximum likelihood decision method of deriving a correlation characteristic of a spreading code received from a soft decision-based based correlation processor and selecting a maximum value (S70);
레퍼런스 코드 생성부에서 연판정기법 기반형 상관처리부에 사용되는 레퍼런스 코드를 생성시키는 단계(S80)와,Generating a reference code used for the soft decision-based correlation processing unit in the reference code generator (S80);
수신신호 복조부에서 대역필터 수신부에서 수신된 신호를 복조시키는 단계(S90)와, Demodulating the signal received by the band filter receiver by the received signal demodulator (S90);
데이터 복원부에서 데이터를 복원시키는 단계(S100)로 이루어짐으로서 달성된다.
This is achieved by the step (S100) of restoring data in the data restoration unit.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 기존의 시간분할 및 주파수분할 다중접속 기법과 달리, 자원을 효율적으로 사용하면서 다중접속으로 인한 간섭을 제거할 수 있고, 일정구간동안 연속 직교하는 확산코드를 이용함으로써 무선 채널 페이딩 및 지연시간으로 인한 간섭의 영향을 줄임으로써, 복수개의 센서노드와 제어단말기간의 데이터 통신의 끊김없이, 통신성능을 향상시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
As described above, in the present invention, unlike the existing time division and frequency division multiple access schemes, the interference due to multiple access can be eliminated while using resources efficiently, and by using a spreading code that is orthogonal for a certain period, By reducing the influence of interference due to radio channel fading and delay time, there is a good effect of improving the communication performance without interruption of data communication between the plurality of sensor nodes and the control terminal period.
도 1은 본 발명에 따른 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 원격센서노드부(100)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 원방·원격 감시 제어단말기(200)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 확산코드생성부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 바이너리(Binary) 제로상관구간 코드(131)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 터너리(Tenary) 제로상관구간 코드(132)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 64칩 주기를 갖는 바이터 제로상관구간 확산코드의 상호상관 특성에 관한 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 128칩 주기를 갖는 터너리 제로상관구간 확산코드의 자기상관 및 상호상관 특성에 관한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 방법을 도시한 순서도.
1 is a block diagram showing the components of the interference elimination type remote and remote monitoring and control device using a continuous orthogonal code set according to the present invention,
2 is a block diagram showing the components of the remote
3 is a block diagram showing the components of the remote and remote monitoring and
4 is a block diagram showing the components of a spreading code generation unit according to the present invention;
5 is a block diagram showing the components of the binary zero
6 is a block diagram showing the components of the ternary zero
7 is a graph showing the cross-correlation characteristics of the spreader zero correlation section spreading code having a 64-chip period according to the present invention;
8 is a graph illustrating autocorrelation and cross-correlation characteristics of a ternary zero-correlation spread code having a 128-chip period according to the present invention;
9 is a flowchart illustrating a method for eliminating interference and remote monitoring using a continuous orthogonal codeset according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 원격센서노드부(100)와 원방·원격 감시 제어단말기(200)로 구성된다.
1 is a block diagram showing the components of the interference elimination type remote and remote monitoring and control device using a continuous orthogonal code set according to the present invention, which is a remote
먼저, 본 발명에 따른 원격센서노드부(100)에 관해 설명한다.First, the remote
상기 원격센서노드부(100)는 동작상태를 감시하거나 또는 동작상태를 측정하는 기기 일측에 설치되어 동작상태를 감시하고 측정한 데이터에 일정구간 연속적으로 직교하는 확산코드를 생성시키고, 확산코드를 통해 대역확산시켜 근거리에 위치한 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시키는 역할을 한다.The remote
즉, 본 발명에 따른 원격센서노드부는 송출시, 각각 연속직교코드로 확산변조된 데이터를 송출시킨다.That is, the remote sensor node unit according to the present invention transmits the spread-modulated data by successive orthogonal codes, respectively.
상기 원격센서노드부(100)는 데이터 생성부(110), 송신신호 변조부(120), 확산코드 생성부(130), 대역확산부(140), 대역필터전송부(150)로 구성된다.
The remote
상기 데이터 생성부(110)는 동작상태를 감시하고 측정한 정보데이터를 생성시키는 역할을 한다.The
여기서, 정보데이터를 생성시킨다는 것은 디지털 신호로 데이터를 생성시키는 것을 말한다.Here, generating information data refers to generating data with a digital signal.
즉, 정보데이터는 원방·원격 감시 제어단말기의 감시 제어에 필요한 정보로 아날로그 혹은 디지털 소스를 이진 정보 비트로 변환하여 디지털 정보 데이터를 생성하게 된다. That is, the information data is information necessary for monitoring control of remote and remote monitoring control terminals, and digital information data is generated by converting an analog or digital source into binary information bits.
아날로그 정보 소스는 PCM(Pulse Code Modulation)을 통해 아날로그 정보를 이진 디지털 정보 비트로 변환하게 되고, 디지털 정보 소스는 그대로 사용하거나 압축을 통해 더 효과적인 디지털 정보 비트를 생성하게 된다.
The analog information source converts the analog information into binary digital information bits through pulse code modulation (PCM), and the digital information source is used as is or compression to generate more effective digital information bits.
상기 송신신호 변조부(120)는 데이터 생성부에서 생성된 정보데이터를 m-PSK를 이용하여 심볼 단위로 변조시키는 역할을 한다.The
상기 m-PSK는 동작상태를 감시하거나 또는 동작상태를 측정하는 기기(=데이터 단말장치)에서 발생한 디지털 정보를 통신망의 전송특성에 적합하게 전송할 수 있도록 변조 및 복조를 행하고, 디지털 데이터 값이 '1'일 때 정위상, '0'일 때 180도 천이된위상이 되고, M의 증가에 따라 성능감소하나 대역폭 감소효과의 특성을 갖는다.The m-PSK modulates and demodulates the digital information generated by a device (= data terminal device) that monitors the operation state or measures the operation state so as to suit the transmission characteristics of the communication network. When the phase is ',' and the phase is shifted 180 degrees when '0', the performance decreases as M increases, but the bandwidth reduction effect is achieved.
여기서, 디지털 변조가 필요한 이유는 정보 처리의 용량 증가와 데이터의 보안성, 통신 품질 및 전송 속도 향상이 가능해 지기 때문이다.Here, digital modulation is necessary because it is possible to increase the capacity of information processing, improve data security, communication quality, and transmission speed.
PSK 변조는 디지털 신호에 따라 반송파의 위상을 변화시키는 변조 방식으로 주파수의 위상 차이에 의해 데이터를 구분 지어서 전송하는 방식이다. PSK modulation is a modulation method that changes the phase of a carrier according to a digital signal, and transmits data by dividing data by phase difference of frequency.
이진 디지털 신호를 m개의 비트로 묶어 m=2n개의 위상으로 분할시킨 위상 변조 방식을 m-PSK 변조라 하며 2진(BPSK), 4진(QPSK), 8진(8-PSK), 16진(16QAM) 등이 쓰인다. A phase modulation scheme in which a binary digital signal is divided into m bits and divided into m = 2 n phases is called m-PSK modulation. Binary (BPSK), quaternary (QPSK), octal (8-PSK), and hexadecimal ( 16QAM).
PSK 변조는 일정한 진폭을 가지므로 채널 페이딩의 영향에 강하고, 주파수 변동이 거의 없기 때문에 안정적인 통신이 가능하다.
Since PSK modulation has a constant amplitude, it is strong in the effects of channel fading, and since there is little frequency variation, stable communication is possible.
상기 확산코드 생성부(130)는 일정구간동안 연속적으로 직교하는 제로상관구간(ZCD: Zero Correlation Duration) 코드셋을 이용하여 확산코드를 생성시키는 역할을 한다.The spreading
여기서, 본 발명에 따른 원방·원격 감시 제어 장치의 성능은 확산 코드에 의존하고, 연속적으로 직교하는 특성을 갖는 확산코드에 관해 설명한다.
Here, a description will be given of a spreading code having a characteristic that the performance of the far-field / remote monitoring control device according to the present invention depends on the spreading code and is continuously orthogonal.
먼저, 임의의 주기 N의 2진 수열, 및 가 존재할 때, 주기상관함수(Shift τ)를 다음의 수학식 1과 같이 정의된다.First, the binary sequence of any period N, And When is present, the periodic correlation function (Shift τ) is defined as in the following equation (1).
상기 수학식 1에서 x=y인 경우는 자기상관 함수(ACF:Auto Correlation Function)가 되며, x≠y 경우는 상호상관 함수(CCF : Cross Correlation Function)가 된다. 이때, 주기자기상관 함수의 사이드러브의 최대치()와 주기상호상관 함수의 최대치()는 상호간에 트레이드오프(Trade-off)관계에 의한 이론적인 한계치를 갖고 있음이 증명된다.In the
그러나, τ=0일 때, 주변의 특정영역이내에서는 와 을 연속적으로 0이 되게 하는 이진 코드를 만들 수가 있다.However, when τ = 0, within a specific area around Wow You can write binary code that makes 0 consecutively zero.
이러한 연속적인 지역구간(Local Duration)을 본 발명에서는 제로상관구간(ZCD:Zero Correlation Duration)이라고 정의한다.This continuous Local Duration is defined as Zero Correlation Duration (ZCD) in the present invention.
이러한 제로상관구간특성을 통해 본 발명에서는 특히, 직교코드 시스템의 상향링크에서 다중사용자 간섭이 없는 준 동기구간을 확립해 줄 수가 있다.Through this zero correlation interval characteristic, in the present invention, it is possible to establish a quasi-synchronous interval without multi-user interference, particularly in the uplink of an orthogonal code system.
그리고, 본 발명에 따른 일정구간동안 연속적으로 직교하는 제로상관구간 확산코드는 바이너리(Binary) 제로상관구간 코드(131)와, 터너리(Tenary) 제로상관구간 코드(132)의 두 가지 형태로 구성된다.
In addition, the zero-correlation section spreading code that is orthogonally intersected for a certain period according to the present invention is composed of two types of binary zero-
상기 대역확산부(140)는 확산코드 생성부에서 생성된 확산코드를 통해 송신신호 변조부에서 변조된 정보데이터를 대역확산시키는 역할을 한다.The
상기 대역확산 방식은 신호 전송시 필요로 하는 대역보다 훨씬 넓은 대역폭으로 확산시켜 전송하는 통신 방식으로, 전송 도중 발생하는 재밍, 간섭, 채널 페이딩에 영향을 받지 않고 수신측에서는 송신측에서 확산시킨 코드의 정보를 알아야 정보 복원이 가능하므로 정보보호 측면에서 유리한 장점이 있다.The spread spectrum method is a communication method that spreads and transmits a bandwidth that is much wider than a band required for signal transmission, and is not affected by jamming, interference, and channel fading that occur during transmission, and the information on the code spread by the transmitting side at the receiving side is transmitted. It is advantageous in terms of information protection because information can be recovered after knowing.
대역확산부는 확산코드 생성부에서 생성된 연속직교구간 확산코드를 통해 데이터를 대역확산시키는 부분이다.
The spread spectrum unit spreads the data through the spreading code of the continuous orthogonal section generated by the spreading code generator.
상기 대역필터전송부(150)는 대역확산부에서 대역확산된 신호를 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시키는 역할을 한다.The
상기 대역필터전송부는 만들어진 베이스밴드 신호를 RF 프론트엔드 모듈을 통해 RF 통신 대역으로 전송하는 부분으로 믹서(Mixer)를 통해 주파수를 통신 대역에 맞게 변환시켜서 전송하게 해준다.
The band filter transmission unit transmits the generated baseband signal to the RF communication band through the RF front end module and converts the frequency to a communication band through a mixer.
다음으로, 본 발명에 따른 원방·원격 감시 제어단말기(200)에 관해 설명한다.Next, the remote / remote
상기 원방·원격 감시 제어단말기(200)는 원격센서노드부와 근거리에 위치되어, 원격센서노드부로부터 정보데이터를 수신받고, 명령데이터를 송신시키며, 원격센서노드부로부터 수신된 확산코드의 상관특성을 도출해서 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 기반으로 복수개의 원격센서노드부들간의 양방향 데이터 신호간섭을 제거하는 역할을 한다.The remote / remote
상기 원방·원격 감시 제어단말기(200)는 각 센서노드들로부터 다중접속해오는 이격거리는 모두 다르지만, 동시에 원격센서노드부들의 값을 간섭없이 읽어낼수 있도록 구성된다.The remote / remote
즉, 원격센서노드부들의 데이터가 원방·원격 감시 제어단말기(200)에 다중접속을 행하여도 연속직교확산코드로 확산된 신호들이므로 수신부(원방·원격 감시 제어단말기)에서는 일정시간 연속직교특성에 의하여 지연간섭은 존재하지 않는 특성을 가진다.
That is, even if the data of the remote sensor node parts are signals spread by the continuous orthogonal spreading code even when multiple accesses are made to the remote / remote
본 발명에 따른 원방·원격 감시 제어단말기(200)는 사각박스 형상의 본체로 이루어지고, 본체 내부에 대역필터 수신부(210), 연판정기법 기반형 상관처리부(220), 레퍼런스 코드 생성부(230), 수신신호 복조부(240), 데이터 복원부(250)로 구성된다.
The remote and remote monitoring and control terminal 200 according to the present invention is composed of a rectangular box-shaped body, a
상기 대역필터 수신부(210)는 다수의 원격센서노드부로부터 수신받는 역할을 한다.The
이는 통신 대역에 맞는 대역필터를 통해 신호를 수신 받는 부분으로, 수신된 RF 신호를 믹서(Mixer)를 통해 베이스 밴드 신호로 낮춰주고 PCM을 통해 디지털 신호로 변화시켜 준다.
This is the part that receives the signal through the band filter for the communication band. The received RF signal is lowered into the baseband signal through the mixer and converted into the digital signal through the PCM.
상기 연판정기법 기반형 상관처리부(220)는 수신되어 들어오는 확산코드의 상관특성을 도출하고 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 통해 신호처리과정을 수행하는 역할을 한다.The soft decision-based
이는 수신 받은 데이터를 레퍼런스 코드 생성부에서 생성된 코드와 상관처리를 통해 피크치를 계산하게 된다. It calculates the peak value by correlating the received data with the code generated by the reference code generator.
본 발명에서 사용된 연속직교구간 코드는 송신부에서 대역확산된 후 채널을 통해 전송된 데이터의 직교성이 붕괴되어 상호상관값이 커져서 간섭으로 작용하더라도 연속적으로 직교하는 구간의 특성으로 간섭의 영향을 감소시킬 수 있다. The continuous orthogonal section code used in the present invention reduces the orthogonality of the data transmitted through the channel after spreading in the transmission unit, and the cross-correlation value increases, thereby reducing the influence of the interference due to the characteristics of the continuously orthogonal sections. Can be.
자기상관값을 통해 임계값(Threshold) 이상의 값은 1, 이하는 0으로 연판정을 통해 판단을 내리게 되어 대역확산되기 전의 데이터로 복원시킬 수 있다.
Through autocorrelation, a value above the threshold is 1, and a value less than 0 is determined through soft decision to restore the data before spreading.
상기 레퍼런스 코드 생성부(230)는 연판정기법 기반형 상관처리부에 사용되는 레퍼런스 코드를 생성시키는 역할을 한다.
The
상기 수신신호 복조부(240)는 대역필터 수신부에서 수신된 신호를 복조하는 역할을 한다.The received
상기 수신신호 복조부는 역확산을 통해 복조된 데이터를 m-PSK 복조를 통해 디지털 정보로 복조하게 된다. PSK 변조는 동기검파를 통해 복조되며, 동기 검파는 수신된 반송파의 주파수 및 위상에 맞추어 국부 반송파를 재생해내는 검파 방식이다. The received signal demodulator demodulates data demodulated through despreading into digital information through m-PSK demodulation. PSK modulation is demodulated through synchronous detection, and synchronous detection is a detection method that reproduces a local carrier according to the frequency and phase of a received carrier.
수신신호에서 반송파를 추출하고 이 반송파와 수신신호와의 곱을 통해 데이터를 복조하게 된다. The carrier is extracted from the received signal and the data is demodulated through the product of the carrier and the received signal.
곱을 취하기 때문에 승적 검파(Product Detection)이라고도 불리며, 변조된 수신파로부터 위상이 변화하지 않는 기준 반송파를 만들어 이것을 기준으로 하여 변조파의 위상을 검출하는 방법으로 기준 반송파에 수신되는 잡음 성분을 포함하지 않으므로 오류율 특성이 좋다. It is also called Product Detection because it multiplies, and it does not include the noise component received in the reference carrier because it creates a reference carrier that does not change its phase from the modulated received wave and detects the phase of the modulated wave based on this. Error rate characteristics are good.
상대적으로 미약한 신호로도 복구가 가능하며 때문에 비동기검파보다 성능이 우수하지만 구조가 비교적 복잡한 특징이 있다.
Recovery is possible even with a relatively weak signal, which is superior to asynchronous detection, but has a relatively complex structure.
상기 데이터 복원부(250)는 수신신호 복조부에서 복조된 데이터를 복원시키는 역할을 한다.The
이는 수신신호 복조부에서 복조된 데이터를 바탕으로 디지털 혹은 아날로그 형태의 원래 정보로 복원하는 부분이다. 복원된 데이터를 이용하여 원방·원격 감시 제어를 하게 된다.
This part restores original information in digital or analog form based on the data demodulated by the received signal demodulator. Remote and remote monitoring control is performed using the restored data.
이하, 본 발명에 따른 확산코드 생성부(130)에서 생성된 확산코드 중 바이너리(Binary) 제로상관구간 코드(131)와, 터너리(Tenary) 제로상관구간 코드(132)에 관해 설명한다.
Hereinafter, the binary zero
먼저, 본 발명에 따른 바이너리(Binary) 제로상관구간 코드(131)에 관해 설명한다.
First, the binary zero
상기 바이너리(Binary) 제로상관구간 코드(131)는 주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 자기상관치의 피크주변의 사이드 러브와 상호상관치가 (N/2 + 1)칩 이하의 일정시간 구간 동안에 제로가 되는 확산코드를 발생시키는 것으로, 이는 바이너리 자기상관구간 프리퍼드 페어코드 발생부(BZPP:Binary ZCD Preferred Pair)(131a), 이진 연속 직교하는 코드셋 설정부(131b)로 구성된다.
The binary zero
상기 바이너리 자기상관구간 프리퍼드 페어코드 발생부(131a)는 주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 코드주기를 확장하여 제로상관 특성이 유지되는 바이너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 생성하는 역할을 한다.The binary autocorrelation section preferred pair
본 발명에 따른 바이너리 자기상관구간 프리퍼드 페어코드 발생부(131a)는 다음과 같은 과정을 거쳐 바이너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 생성한다.The binary autocorrelation section preferred pair
먼저, 초기 기초행렬(G: Initial Basic Matrix)을 수학식 2와 같이 구성한다.First, an initial basic matrix (G) is constructed as shown in Equation 2.
여기서, 매트릭스 G내에서는 편의상 각각 1과 -1을 +와 -로 표기한다. 매트릭스 G 또는 -G를 구성하는 임의의 행을 주기 4칩의 확산코드 라고 하면, 로부터 다른 확산코드 를 생성할 수 있는데, 이때의 와 의 관계는 과 같이 된다.In the matrix G, 1 and -1 are represented by + and-for convenience. Four-chip spreading code for any row constituting matrix G or -G Speaking of Spreading codes from Can be generated, where Wow The relationship of Becomes
여기서, 이들 주기 4의 1쌍의 코드 , 는 칩의 제로상관구간(ZCD)을 가지며, 이들을 초기 BZPP(Binary ZCD Preferred Pair)라고 정의한다.
Here, one pair of codes of these
상기 이진 연속 직교하는 코드셋 설정부(BZCS : Binary ZCD Code Set)(131b)(131b)는 코드의 주기 N=4×2i(i=0,1,2,3,...)에 대하여 칩 이하의 제로상관구간을 가진 M개의 코드로 이루어진 이진 연속 직교하는 코드셋을 생성시키는 역할을 한다.The binary continuous orthogonal code set setting unit (BZCS: Binary ZCD Code Set) 131b and 131b are provided for a code period N = 4 × 2i (i = 0, 1, 2, 3, ...). It generates a binary continuous orthogonal codeset consisting of M codes with zero correlation intervals below the chip.
상기 M개의 코드로 구성되는 BZCS는 M개의 코드 상호간의 동일한 제로상관구간을 가지고 있으며, 그 구간의 길이가 칩 이하인 이진 코드들의 셋(Set)을 의미한다.The BZCS composed of the M codes has the same zero-correlation section between M codes, and the length of the section is A set of binary codes below the chip.
일예로, 도 4는 본 발명에 따른 64칩 주기를 갖는 바이너리 제로상관구간 확산코드의 상호상관 특성에 관한 그래프에 관한 것이다.
As an example, Figure 4 relates to a graph relating to the cross-correlation characteristics of the binary zero correlation interval spreading code having a 64-chip period according to the present invention.
이러한 BZCS는 BZPP인 , 을 가지고 칩 쉬프트 동작을 수행함으로서 생성할 수 있다.This BZCS is BZPP , Can be generated by performing a chip shift operation.
코드를 시계반대방향으로 1칩씩 쉬프트시키는 칩 쉬트프동작기라고 한다면, , 이용하여, M개의 코드로 구성되는 주기 N칩의 BZCS는 수학식 3과 생성된다.A chip shift actuator that shifts code by one chip counterclockwise, , Using this, the BZCS of a period N chip composed of M codes is generated by the equation (3).
여기서, △는 칩쉬프트의 증분이고, k는 주어진 코드에 대한 최대쉬프트가능수를 의미한다. 또한 △와 k는 각각 양의 정수 및 비음의 정수이며, 반드시 의 조건을 만족해야 한다. 그리고, M과 새로이 생성된 코드의 제로상관구간 간에는 수학식 4와 같은 관계식이 존재한다.Where? Is the increment of the chip shift and k is the maximum shiftable number for a given code. And Δ and k are positive and nonnegative integers, respectively. The conditions of Then, there is a relational expression as shown in
다음의 수학식 5는 최대 쉬프트 가능 수 k가 2이고, 칩 쉬프트증분 △가 3일 때, 주기 32칩에서 제로상관구간=5칩인 6개의 코드들로 이루진 BZCS의 예를 나타낸 것이다.Equation 5 below shows an example of BZCS consisting of six codes having zero correlation interval = 5 chips in a period 32 chip when the maximum shiftable number k is 2 and the chip shift increment Δ is 3.
[수학식 5] [ Equation 5 ]
M1=(--+-+++-++-++++-++-+---+++-++++-)M 1 = (-+-+++-++-++++-++-+ --- +++-++++-)
M2=(-++++-+++---+-+++----+--+---+-++)M 2 = (-++++-+++ --- +-+++ ---- +-+ --- +-++)
M3=(-+++-++-++++-++-+---+++-++++---+)M 3 = (-+++-++-++++-++-+ --- +++-++++ --- +)
M4=(++-+++---+-+++----+--+---+-++-++)M 4 = (++-+++ --- +-+++ ---- +-+ --- +-++-++)
M5=(+-++-++++-++-+---+++-++++---+-++)M 5 = (+-++-++++-++-+ --- +++-++++ --- +-++)
M6=(+++---+-+++----+--+---+-++-++++-)
M 6 = (+++ --- +-+++ ---- +-+ --- +-++-++++-)
다음으로, 본 발명에 따른 터너리(Tenary) 제로상관구간 코드(132)에 관해 설명한다.Next, a ternary zero
상기 터너리(Tenary) 제로상관구간 코드(132)는 주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 자기상관치의 피크주변의 사이드 러브와 상호상관치가 (0.75N+1)칩 이하의 일정시간 구간동안에 제로가 되는 확산코드를 발생시키는 역할을 하는 것으로, 이는 터너리 자기상관구간 프리퍼드 페어코드 생성부(132a)와, 터너리자기상관구간 코드세트 생성부(132b)로 구성된다.The ternary zero
상기 터너리 자기상관구간 프리퍼드 페어코드 생성부(132a)는 주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 코드주기를 확장하여 제로상관 특성이 유지되는 터너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 생성하는 역할을 한다.The ternary autocorrelation section preferred pair
상기 터너리자기상관구간 코드세트 생성부(132b)는 상기 터너리 자기상관구간 프리퍼드 페어코드 발생수단에서 생성된 터너리 제로상관구간 프리퍼드 페어코드를 칩 쉬프트시켜 터너리 제로상관구간 코드 세트를 생성시키는 역할을 한다.
The ternary self-correlation section code set
먼저, (0.75N+1)의 제로상관구간을 갖는 주기(N=4×2n(n=1,2,3...))의 터너리 프리페어드페어(TPP:Ternary Preferred Pairs)는 {,}로 표시된다.First, the ternary preferred pairs (TPP) of a period having a zero correlation section of (0.75N + 1) (N = 4 × 2n (n = 1,2,3 ...)) are { , }.
여기서, ={,,...,}이고, ={,,...,}이다.here, = { , , ..., }ego, = { , , ..., }to be.
{,}구조를 가진 초기의 기본행렬은 다음의 수학식 6과 같이 정의된다.{ , } The initial base matrix with the structure is defined as in
or or
여기서, +,-,z는 각각 1,-1, zero로 표시한다. 따라서 ±GA와 ±GB는 다음의 수학식 7과 같이 정의된다.Here, +,-, and z are represented by 1, -1, and zero, respectively. Therefore, ± GA and ± GB are defined as in Equation 7 below.
여기서, 는 (0.75×8)칩의 제로상관구간을 가지며 초기의 TPP로 정의된다. 를 사용하여 주기가 더 긴 TPP를 다음과 같은 확장된 방법으로 구성할 수가 있다.here, Has a zero-correlation interval of (0.75 x 8) chips and is defined as the initial TPP. You can use TPP to configure a longer period of TPP in the following extended ways.
즉, m=4×2i(i=1,2,3...)의 주기를 갖는 의 TPP를 사용함으로서, 2m의 주기를 갖는 확장된 행렬 DA 또는 DB를 수학식 8과 같이 생성한다.That is, m = 4 × 2i (i = 1,2,3 ...) By using the TPP, an extended matrix DA or DB having a period of 2m is generated as in Equation (8).
여기서, DA와 DB는 각각 ±GA와 ±GB로부터 생성된다.Here, DA and DB are generated from ± GA and ± GB, respectively.
여기서, 이고, ,,, 이다. ±DA 또는 ±DB는 주기 2m을 가진 이다.here, ego, , , , to be. ± DA or ± DB cycle with 2m to be.
그리고, 는 로부터 발생되어진다. 여기서, 이다. 는 (0.75×2m+1) 칩의 제로상관구간을 갖는 TPP이다.And, Is Is generated from here, to be. Is a TPP having a zero correlation interval of (0.75 × 2 m + 1) chip.
따라서, N=4×2n(n=1,2,3,...)의 주기를 가지기 위하여, (0.75N+1)칩의 제로상관구간을 가지는 가 구성된다.
Therefore, in order to have a period of N = 4 × 2n (n = 1,2,3, ...), it has a zero correlation section of (0.75N + 1) chip. Is composed.
일예로, 도 5는 본 발명에 따른 128칩 주기를 갖는 터너리 제로상관구간 확산코드의 자기상관 및 상호상관 특성에 관한 그래프가 도시된다.As an example, Figure 5 shows a graph of autocorrelation and cross-correlation characteristics of a ternary zero-correlation spread code having a 128-chip period in accordance with the present invention.
즉, M 터너리 제로상구간 수열의 셋(Set)은 ZCD≤(0.75N+1)을 만족하는 M개의 패밀리를 갖는 수열을 의미한다. 이 셋(Set)은 를 이용하여 칩쉬프트시켜 구성된다. 주기적으로 1칩만큼 왼쪽으로 이동시켜 생성된 N주기를 갖는 M 터너리 제로상관구간 수열의 셋(Set)은 다음의 수학식 9와 같이 표현할 수가 있다.That is, a set of M ternary zero-phase interval sequences means a sequence having M families that satisfy ZCD ≦ (0.75N + 1). This set is It is configured by chip shift using. A set of M-turnary zero-correlation interval sequences having N cycles generated by periodically moving left by one chip may be expressed as in Equation 9 below.
여기서, △는 칩쉬프트되는 자리수를 의미하고, k는 수열에서 칩쉬프트할 수 있는 최대 숫자이다. △와 k는 을 만족하며, 이때 △는 양수이고, k는 음이 아닌 정수이다. 생성된 수열의 M과 제로상관구간은 수학식 10에 의해 연산할 수가 있다.Here, Δ denotes the number of digits shifted, and k is the maximum number that can be shifted in the sequence. △ and k are Where Δ is a positive number and k is a nonnegative integer. M and the zero correlation section of the generated sequence can be calculated by the equation (10).
따라서, 생성된 수열은 표준화되어 0.5의 ACF 피크값을 가진다.
Thus, the generated sequence is normalized to have an ACF peak value of 0.5.
이하, 본 발명에 따른 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 방법에 관해 설명한다.
Hereinafter, an interference cancellation type remote and remote monitoring control method using a continuous orthogonal code set according to the present invention will be described.
먼저, 원격센서노드부의 데이터 생성부에서 동작상태를 감시하고 측정한 정보데이터를 디지털신호로 생성시킨다.
First, the data generation unit of the remote sensor node unit monitors the operation state and generates measured information data as a digital signal.
이어서, 송신신호 변조부에서 데이터 생성부에서 생성된 정보데이터를 m-PSK를 이용하여 심볼 단위로 변조시킨다.
Subsequently, the transmission signal modulator modulates the information data generated by the data generator in symbol units using m-PSK.
이어서, 확산코드 생성부에서 일정구간동안 연속적으로 직교하는 제로상관구간(ZCD: Zero Correlation Duration) 코드셋을 이용하여 확산코드를 생성시킨다.
Subsequently, the spreading code generator generates a spreading code using a zero correlation duration (ZCD) codeset that is orthogonally orthogonally crossed for a predetermined period.
이어서, 대역확산부에서 확산코드를 통해 송신신호 변조부에서 변조된 정보데이터를 대역확산시킨다.
Subsequently, the spread spectrum code spreads the information data modulated by the transmission signal modulator through the spreading code.
이어서, 대역확산부에서 대역확산된 신호를 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시킨다.
Subsequently, the spread spectrum signal is sent to the remote / remote monitoring control terminal.
이어서, 원방·원격 감시 제어단말기의 대역필터 수신부에서 다수의 원격센서노드부로부터 수신받는다.
Subsequently, the band filter receiver of the remote / remote monitoring control terminal receives the signal from a plurality of remote sensor node units.
이어서, 연판정기법 기반형 상관처리부에서 수신되어 들어오는 확산코드의 상관특성을 도출하고 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 통해 신호처리과정을 수행한다.
Subsequently, the signal processing process is performed through a maximum likelihood decision method that derives the correlation characteristics of the spreading code received from the soft decision-based correlation processing unit and selects the maximum value.
이어서, 레퍼런스 코드 생성부에서 연판정기법 기반형 상관처리부에 사용되는 레퍼런스 코드를 생성시킨다.
Subsequently, the reference code generator generates a reference code used for the soft decision-based correlation processor.
이어서, 수신신호 복조부에서 대역필터 수신부에서 수신된 신호를 복조시킨다.Then, the received signal demodulator demodulates the signal received by the band filter receiver.
끝으로, 데이터 복원부에서 수신신호 복조부에서 복조된 데이터를 복원시킨다.
Finally, the data restorer restores the data demodulated by the received signal demodulator.
100 : 원격센서노드부 110 : 데이터 생성부
120 : 송신신호 변조부 130 : 확산코드 생성부
140 : 대역확산부 150 : 대역필터전송부
200 : 원방·원격 감시 제어단말기 210 : 대역필터 수신부
220 : 연판정기법 기반형 상관처리부 230 : 레퍼런스 코드 생성부
240 : 수신신호 복조부 250 : 데이터 복원부100: remote sensor node 110: data generation unit
120: transmission signal modulator 130: spreading code generator
140: band spreader 150: band filter transmission unit
200: remote and remote monitoring and control terminal 210: band filter receiver
220: soft decision-based correlation processing unit 230: reference code generation unit
240: received signal demodulator 250: data recovery unit
Claims (5)
원격센서노드부와 근거리에 위치되어, 원격센서노드부로부터 정보데이터를 수신받고, 명령데이터를 송신시키며, 원격센서노드부로부터 수신된 확산코드의 상관특성을 도출해서 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 기반으로 복수개의 원격센서노드부들간의 양방향 데이터 신호간섭을 제거하는 원방·원격 감시 제어단말기(200)로 구성되는 것에 있어서,
상기 원격센서노드부(100)는
동작상태를 감시하고 측정한 정보데이터를 생성시키는 데이터 생성부(110)와,
데이터 생성부에서 생성된 정보데이터를 m-PSK를 이용하여 심볼 단위로 변조시키는 송신신호 변조부(120)와,
일정구간동안 연속적으로 직교하는 제로상관구간(ZCD: Zero Correlation Duration) 코드셋을 이용하여 확산코드를 생성시키는 확산코드 생성부(130)와,
확산코드 생성부에서 생성된 확산코드를 통해 송신신호 변조부에서 변조된 정보데이터를 대역확산시키는 대역확산부(140)와,
대역확산부에서 대역확산된 신호를 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시키는 대역필터 전송부(150)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치.
It is installed on one side of the equipment to monitor the operation status or measure the operation status, and it monitors the operation status and generates the spreading code which is orthogonal to the measured data continuously for a certain period. Remote sensor node unit 100 to be sent to the monitoring control terminal,
Located near the remote sensor node and receiving information data from the remote sensor node, sending command data, and determining the maximum likelihood of selecting the maximum value by deriving the correlation characteristics of the spreading code received from the remote sensor node. In the configuration of the remote and remote monitoring control terminal 200 to remove the bidirectional data signal interference between a plurality of remote sensor node unit based on the (Maximum Likelihood Decision) method,
The remote sensor node unit 100
A data generating unit 110 for monitoring the operation state and generating measured information data;
A transmission signal modulator 120 for modulating the information data generated by the data generator by symbol unit using m-PSK;
A spreading code generator 130 for generating a spreading code using a zero correlation duration (ZCD) code set that is orthogonally orthogonally crossed for a predetermined period;
A band spreader 140 for spreading information data modulated by the transmission signal modulator through a spread code generated by the spread code generator;
An interference cancellation type remote and remote monitoring and control device using a continuous orthogonal code set, characterized by comprising a band filter transmission unit (150) for transmitting a signal spread in the band spreading unit to a remote and remote monitoring control terminal.
다수의 원격센서노드부로부터 수신받는 대역필터 수신부(210)와,
수신되어 들어오는 확산코드의 상관특성을 도출하고 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 통해 신호처리과정을 수행하는 연판정기법 기반형 상관처리부(220)와,
연판정기법 기반형 상관처리부에 사용되는 레퍼런스 코드를 생성시키는 레퍼런스 코드 생성부(230)와,
대역필터 수신부에서 수신된 신호를 복조하는 수신신호 복조부(240)와,
수신신호 복조부에서 복조된 데이터를 복원시키는 데이터 복원부(250)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치.
The remote and remote monitoring and control terminal 200 according to claim 1
Band filter receiver 210 receives from a plurality of remote sensor node,
A soft decision-based correlation processor 220 which performs a signal processing process through a maximum likelihood decision method of deriving a correlation characteristic of a received spreading code and selecting a maximum value;
A reference code generator 230 for generating a reference code used for the soft decision-based correlation processing unit;
A received signal demodulator 240 for demodulating the signal received by the band filter receiver;
An interference cancellation type remote and remote monitoring and control device using a continuous orthogonal code set, characterized in that it comprises a data recovery unit (250) for recovering the data demodulated by the received signal demodulation unit.
주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 자기상관치의 피크주변의 사이드 러브와 상호상관치가 (N/2 + 1)칩 이하의 일정시간 구간 동안에 제로가 되는 확산코드를 발생시키는 바이너리(Binary) 제로상관구간 코드(131)와,
주기가 N칩(N은 자연수)인 코드에 대하여 자기상관치의 피크주변의 사이드 러브와 상호상관치가 (0.75N+1)칩 이하의 일정시간 구간동안에 제로가 되는 확산코드를 발생시키는 터너리(Tenary) 제로상관구간 코드(132)로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 장치.
The spreading code generator 130 of claim 1, wherein
Binary code that generates a spreading code that becomes zero for a code with period N chips (N is a natural number) for a certain time interval with a side love around the peak of autocorrelation less than (N / 2 + 1) chip. ) Zero correlation code (131),
For a code with period N chips (N is a natural number), a ternary that generates a diffusion code that becomes zero for a certain time interval with a side love around the peak of autocorrelation value or less than (0.75N + 1) chip. ) An interference cancellation type remote and remote monitoring and control device using a continuous orthogonal code set, characterized in that it comprises a zero correlation section code (132).
송신신호 변조부에서 데이터 생성부에서 생성된 정보데이터를 m-PSK를 이용하여 심볼 단위로 변조시키는 단계(S20)와,
확산코드 생성부에서 일정구간동안 연속적으로 직교하는 코드셋을 이용하여 확산코드를 생성시키는 단계(S30)와,
대역확산부에서 확산코드를 통해 송신신호 변조부에서 변조된 정보데이터를 대역확산시키는 단계(S40)와,
대역확산부에서 대역확산된 신호를 원방·원격 감시 제어단말기로 송출시키는 단계(S50)와,
원방·원격 감시 제어단말기의 대역필터 수신부에서 다수의 원격센서노드부로부터 수신받는 단계(S60)와,
연판정기법 기반형 상관처리부에서 수신되어 들어오는 확산코드의 상관특성을 도출하고 최대값을 선택하는 최대 가능성 결정(Maximum Likelihood Decision) 방식을 통해 신호처리과정을 수행하는 단계(S70)와,
레퍼런스 코드 생성부에서 연판정기법 기반형 상관처리부에 사용되는 레퍼런스 코드를 생성시키는 단계(S80)와,
수신신호 복조부에서 대역필터 수신부에서 수신된 신호를 복조시키는 단계(S90)와,
데이터 복원부에서 데이터를 복원시키는 단계(S100)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 직교하는 코드셋을 이용한 간섭제거형 원방·원격 감시 제어 방법.
Monitoring the operation state in the data generating unit of the remote sensor node unit and generating measured data as a digital signal (S10);
Modulating the information data generated by the data generator by the transmission signal modulator by symbol unit using m-PSK (S20);
Generating a spreading code by using a spreading code set continuously orthogonal for a predetermined period in the spreading code generation unit (S30);
Spreading the information data modulated by the transmission signal modulator through a spreading code by the spreader (S40);
Transmitting the signal spread by the spreader to the remote / remote monitoring control terminal (S50);
Receiving from a plurality of remote sensor node units at a band filter receiver of a remote / remote monitoring control terminal (S60),
Performing a signal processing process through a maximum likelihood decision method of deriving a correlation characteristic of a spreading code received from a soft decision-based based correlation processor and selecting a maximum value (S70);
Generating a reference code used for the soft decision-based correlation processing unit in the reference code generator (S80);
Demodulating the signal received by the band filter receiver by the received signal demodulator (S90);
Restoring the interference-free remote and remote monitoring method using a continuous orthogonal code set, characterized in that the step of restoring data in the data recovery unit (S100).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100075944A KR101010909B1 (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | The apparatus and method of supervisory control and data acquisition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100075944A KR101010909B1 (en) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | The apparatus and method of supervisory control and data acquisition |
Publications (1)
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